Усилитель напряжения на триоде

Схема усилителя напряжения на триоде похожа по своему виду на схему с полевым транзистором (рис. 2.7). Такая схема приведена на рис. 3.9. В ней применен двойной триод ЕСС83 A2АХ7), то есть лампа, у которой ради экономии в один баллон помещены два триода. Можно воспользоваться любой половиной этого двойного триода, принимая во внимание цоколевку, указанную на рис. 3.10 (цоколь типа В9А). Нагреватели (нити накала — Прим. перев.) можно включать последовательно, подавая 12,6 В между выводами h₁ и h₂ или параллельно, как это чаще всего и делают, соединяя h₁, и h₂ вместе и подавая 6,3 В между точкой их соединения и выводом.

Как и в случае других усилителей напряжения, уже рассмотренных нами, выходным сигналом является напряжение на резисторе нагрузки R_L. Катодный резистор R_K выполняет ту же функцию, что и резистор в цепи истока в усилителе на полевом транзисторе на рис. 2.7; на этом резисторе падает постоянное напряжение (типичное значение 2 В), в результате чего на катоде поддерживается небольшое положительное напряжение относительно земли; поэтому сетка оказывается нужным образом смещенной, чтобы работать на линейном участке проходной характеристики (вида, указанного на рис. 3.6). Говорят, что в такой схеме имеет место автоматическое смещение сетки. Блокировочный конденсатор емкостью 100 мкФ предотвращает появление на катодном резисторе переменного сигнала, который, вычитаясь из входного сигнала, вызывал бы уменьшение усиления (отрицательная обратная связь).

Подобно полевому транзистору, лампа является управляемым напряжением прибором, у которого входной ток пренебрежимо мал. Поэтому ламповым схемам присуще высокое входное сопротивление и они пригодны для усиления сигналов от пьезоэлектрического и конденсаторного микрофонов. Необходимость применения высоковольтного питания с напряжением 200 В является недостатком, но зато на выходе можно получать большие по амплитуде сигналы без отсечки сверху и без ограничения снизу. Характеристики триода заметно отличаются от характеристик полевого или биполярного транзистора тем, что вместо внезапного наступления отсечки и насыщения при достижении выходным сигналом потенциала шины высоковольтного питания и при его уменьшении до потенциала земли происходит постепенное искажение формы сигнала по мере его увеличения. Тем не менее, в схеме, приведенной на рис. 3.9, можно получать выходные сигналы с размахом порядка 100 В без существенных искажений. Типичное значение коэффициента усиления напряжения — 30.

Тетрод и пентод

В 20-е годы, когда триоды уже широко применялись в радиоаппаратуре для целей усиления, стало ясно, что их характеристики на частотах выше нескольких десятков килогерц оставляют желать лучшего. На этих частотах усиление быстро падало и, в отдельных случаях, усилители могли возбуждаться, становясь сами по себе источниками паразитных сигналов. Усиление в области высоких частот более полно обсуждается в главе 7, где будет показано, что одни и те же проблемы возникают как в транзисторных, так и в ламповых схемах. Главная причина плохого поведения триодов на высоких частотах заключается в емкости между анодом и сеткой. Чтобы преодолеть это затруднение, была введена вторая сетка между управляющей сеткой и анодом. Эта вторая сетка, или экранная сетка, служит электростатическим экраном между анодом и сеткой. Для поддержания потока электронов на нее подается постоянное положительное напряжение, подобно тому как оно подается на анод, однако с помощью конденсатора вторую сетку соединяют с землей, так что с точки зрения переменного сигнала она является заземленным экраном. Таким образом, мы пришли к ламповому тетроду, условное обозначение которого приведено на рис. 3.11.

Когда электроны ударяются в анод лампы, они могут выбивать другие электроны и вызывать то, что называют вторичной эмиссией динатронным эффектом — Прим. перев.). Недостаток тетрода состоит в том, что эти вторичные электроны могут попадать на экранную сетку, отнимая у анода часть тока и приводя к нежелательному «излому» анодной характеристики. Один из способов преодоления этой неприятности состоит в том, чтобы сформировать из электронов, движущихся в сторону анода, направленный пучок (луч), применяя для этого специальные пластины. Результатом будет наличие мощного отрицательного пространственного заряда, который станет отталкивать вторичные электроны обратно к аноду. Такие лампы известны как лучевые тетроды и используются в мощных выходных каскадах в аппаратуре звукового диапазона (напр., КТ88, 6L6).

Другое решение проблемы, связанной со вторичной эмиссией, состоит во введении между экранной сеткой и анодом еще одной сетки (антидинатрон- ной сетки — Прим. перев.), подавляющей вторичную эмиссию. Эта третья сетка обычно соединяется либо с катодом, либо с землей, так что она отталкивает вторичные электроны, позволяя в то же время потоку электронов с большой энергией проходить от экранной сетки к аноду. Такая пятиэлектродная лампа называется пентодом; ее условное обозначение приведено на рис. 3.12. Хотя первоначально пентод предназначался для удовлетворения нужд усиления в области высоких частот, оказалось, что он вообще обладает более полезными характеристиками, чем триод, за исключением немного большего уровня шума. Поэтому пентод широко используется для усиления и на высоких, и на низких частотах. Полезно отметить, что, несмотря на наличие одинакового числа электродов у лампового триода и у полевого транзистора, характеристики последнего больше похожи на арактеристики пентода, нежели на характеристики триода.

Усилитель напряжения на пентоде

Схема усилителя напряжения на малошумящем пентоде EF86 приведена на рис. 3.13. Эта схема дает усиление напряжение, равное примерно 300, и является характерной для большого числа ламповых устройств звукового диапазона. Заметьте, что антидинатронная сетка (g3) соединена с катодом, а блокировочный (развязывающий) конденсатор емкостью 100 нФ замыкает экранную сетку (g2) на землю по переменному току.

Переключающие схемы на лампах

Если лампа должна быть использована в режиме переключений, то, как правило, пентод предпочтительнее триода, так как у него значительно четче выражено состояние ограничения снизу, когда он полностью открыт.

При проектировании переключающих схем, которым предстоит работать с напряжениями больше 500 В или около того, стоит подумать скорее о ламповом пентоде, а не о транзисторе, особенно в экспериментальной установке, где могут происходить неожиданные скачки напряжения. При скачке, превосходящем номинальное предельное напряжение, транзистор будет, как правило, сразу выходить из строя, тогда как лампа, в которой нет уязвимых р-п переходов, не так чувствительна к подобному безжалостному обращению с ней и может пережить даже внутренний пробой.

При применении ламп в переключающих схемах следует обращаться к справочникам и выбирать лампу так, чтобы она могла работать с нужным током.

Следует с помощью резисторов предусмотреть ограничение анодного и экранного токов указанными в справочнике предельными значениями. Лампа открыта, когда напряжение между сеткой и катодом равно нулю. Величина отрицательного напряжения сетка-катод, при котором происходит отсечка анодного тока, зависит от типа лампы, но обычно лежит в пределах от -3 В до -40 В.